DE1927021A1

DE1927021A1 - Mehrstufiger Axialverdichter fuer Gasturbinentriebwerke

Info

Publication number: DE1927021A1
Application number: DE19691927021
Authority: DE
Inventors: Petrie James Alexander; Bracey Kenneth Edward George
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1968-05-31
Filing date: 1969-05-28
Publication date: 1970-04-02
Also published as: GB1217275A; US3597109A; FR2011882A1

Description

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Patentanwalt ------ § C.. U τ Ι

' Dipl.-lng. C. Wallach 1007001

Dipl.-lng.G.Koch ΛΧΙΐυΐΛ 28. Mai

Dr. T. Haibach

ROLLS-ROYCE LIMITED Derby, Derbyshire, Grossbritannien

Mehrstufiger Axialverdichter fUr Gasturbinentriebwerke \

Die Erfindung betrifft einen Sehrstufigen Axialverdichter fUr Gasturbinentriebwerke mit Hoto*schaufeln, die jeweils auf einer Plattform angeordnet sind, welche ihrerseits radial ausserhalb und im Abstand von einem Rotors-lied angeordnet ist, wobei die axial aufeinander folgenden plattformen der verschiedenen Stufen von Rotorschaufeln einander berühren und einen trommelartigen Aufbau bilden.

In dieser Anordnung kann jede Plattform eine Vielzahl von Rotorschaufeln derselben Stufe tragen.

Ausserdem oder zusätzlich hierzu kann jede Plattform eine Vielzahl von Rotorschaufeln verschiedener Stufen tragen.

Vorzugsweise ist jede Plattform über einen Verbindungsteil mit einem Wurzelteil verbunden, der in einer Rotdrscheibe sitzt und sich von dieser radial nach aussen erstreckt.

Der Verbindungsteil besteht vorzugsweise aus einer Vielzahl von Rippen oder Streben, wobei jede plattform mit ihrer Sshaufel oder Schaufelteilen, dem Verbindungsaufbau und dein V/urzelteil in einem StUck gebaut sein kann.

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P<i l/inkel aufeinanderfolgende Plattformen können mit Wurzelteilen verbunden sein, welche mit einander in Kontakt stehen und in einem gemeinsamen Schlitz einer Rotorscheibe angeordnet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden, beispielsweisen Eeschreibung anhand der beiliegenden Zeichnung hervor.

Fig. 1 ist eine abgebrochene Draufsicht eines mehrstufigen Axialverdichters eines Gasturbinentriebwerks nach Knospabe der

Erfidnung,
Fig. 3. ist eine Perspektive eines einen Teil des Verdichters

nach Fig. 1 bildenden Schaufelaufbaus, Fig. 3 ist eine abgebrochene Draufsicht einer aneeren AusfUhrungsforrn eines erf indungsgeniässen mehrstufigen Axialverdichter

eines Gasturbinentriebwerks,
Fig. k und 5 zeigen einen Aufriss, bzw. einen Grundriss eines einen Teil des Verdichters nach Fig, 3 bildender; Scliaufel-

aufbaus,
Fig. 6 £st ein abgebrochener Querschnitt durch eine v/eitere Aus-

fUhrungsform eines erfindungsgeijiässen mehrstufiren Axialverdichters fUr ein Gasturbinentriebwerk, Fig. 7 und 8 sind Querschnitte entlang der Linien 7^ü7, bzw. 8-8

in Fig. 6 und
Fipj. 9 ist eine Ansicht in der Bichtun.r; des Pfeils 9 in. Fig. C.

In der Ausführungsform nach Figures 1 und 2 umfasst ein mehrstufiger Hochdruck-Axialverdichter 10 für ein Gasturbinentriebwerk Rototscheiben 11, 12, die auf einer ¹JeIIe 13 angeordnet sind; jede Rotorscheibe 11, 12 hat eine Vielzahl von winkelnässij; versetzten Schaufelahordnungen 14.

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Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, umfasst jede Schaufelanprdnung 1*f zwei benachbarte, im Winkel aufeinander folgende Plattformen 15, 16, die mit einander in BerUhrung stehen und sich axial zum Verdichter erstrecken. Die Plattformen 15, 1£> sind Uber eine Vielzahl von Rippen oder Streben 17 niit V/urzelteilen 20, 21 verbunden, die zusammen eine "Tannenbaumwurzel¹· bilden und in einem gemeinsamen Schlitz 22 der betreffenden Rotorscheiben 11, 12 montiert sind.

Die Plattform 15 trägt zwei darauf angeordnete Rotorschaufelteile 23, 2*f, die mit dieser Plattform fest verbunden sind; die Plattform 1ύ trägt äbnlicherwe.ise Rotorschaufelteile 25, 26. Die Rotorschaufelteile 23, 25 bilden zusammen Teile einer, gemeinsamen Rotorstufe, und die Sotorschaufelteile 2k, 26 bilden zusammen Teile einer anSeren, benachbarten Rotorstufe. Jede Plattform 15, 1.6 etUtzt daher Rotorschaufelteile zweier benachbarter Rotorstufen ab.

Die Rippen 1? mittels welcher jede plattform radial ausserhalb und im Abstand von den Rotorscheiben 11, 12 angebracht ist, erstrecken sich von den Rotorscheiben 11, 12 Über eine Länge I₁ radial nach aussen, wobei die Länge I₁ mindestens die Hälfte der radialen Länge f_ der Rotorschaufel beträgt (und tatsächlich sogar diese Län£e haben kann).

VTie aus Fig. 1 ersichtlich, steht jede Plattform 15, die zwei aufeinander folgende Stufen von Rotorschaufelteilen 23, Zk trägt, mit der axinl darauf folgenden Plattform 15 in Berührung, welche die beiden aufeinanderfolgenden Stufen von Rotorschaufelteilen 23, 2k träf;t, wobei die axial aufeinander folgenden plattförueE. Ip sich an ihren benachbarter; Kanten 2? berühren und einen

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trommelförniipen Aufbau bilden. Die axial aufeinander folgenden Plattformen 16 berUhren eich an ihren benachbarten Kanten in entsprechender tjeise.

Der Verdichter 10 ist ebenfalls mit Statorschaufeln 28 ausgestattet.

Der oben beschriebene Aufbau zeichnet sich durch eine Anzahl von Vorteilen aus.

In einem konvwntioÄellen Verdichter erstreckt sich ein ringförmiger Flansch zwischen benachbarten Roto&scheiben und ißt Gegen diese abgedichtet, und bildet mit den radialen Enden benachbarter Rotorscheiben eine Ringnut. Ii/diese Nut erstreckt sich „ein ringförmiger innerer Verkleidungsteil der betreffenden Statorreihe; dieser Verkleidungsteil besitzt Dichtungsgliöder, welche mit entsprechend ausgebildeten Dichtungsgliedern des Ringflansches zusammenarbeiten. Da jedoch bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Aufbau die axial aufeinander folgenden plattformen 15, 16 einander besrUhren und einen trommelfUrmigen Aufbau bilden, werden dadurch die im Bereich der Ringnut vorkommenden Dichtungsverluste und die Erwärmung des Rotors infolge der Luftreibung vermieden, während die Statorschaufeln 28 nicht mit dem genannten inneren Verkleidungsteil ausgerüstet werden mUssen, sodass ihr Wirkungsgrad verbessert ist.

Die in der radialen Richtung verlängerten Rippen 17 cev/Shrleisten auch, dass die dutch die Verdichtung im Verdichter 10 erhitzte Luft von den Rotorscheiben 11, 12 abgehalten wird. Dies ist bei einem Hochdruckverdichter mit hohem Gesamtverdichtungs-

verhSltnis von besonderem Vorteil, da die Temperatur der Luft an ■· . · - -

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stromabwärtigen Ende des Verdichters es sonst erfordern wUrde, die Rotorscheiben aus einem schweren und teueren hochtemperatur-.beständigen Werkstoff anzufertigen. Obqohl die Konstruktion nach Fig. 1 und 2 etwas schwerere Schaufelteile und Rippen erfordert, können fUr die Rotorscheiben leichtere Werkstoffe benutzt werden, als dies bei anderen Konstruktionen der Fall ist, sodass insgesamt Gewicht eingespart wird. Norwalerweise würden die langen Radialrippen das Volumen der genannton Ringnut, und damit auch die Dichtungsverluste auf einen untragbaren Wert vergrössern; da aber in der KOnstruktikn nach Fig. 1 und diese Ringnut beseitigt wird, können die langen Radialrippen hier eilgesetzt werden. . '

ü Hormalereise würden die langen Radialrippen es schwierig machen, genügenden Umfangsraum um die Rotorscheibe zu finden, um jeden Rotorschaufelteil einzeln einzusetzen. Da jedoch jeder Wurzelteil 20, 21 eine Vielzahl von Rotorschaufelteilen trägt, wird dieses Raumproblem dadurch gelöst. D a auch jeder Wurzelteil in einem StUck mit den dazu gehörigen. Rippenteilen, 'der plattform und den Schaufelteilen gefertigt werden kann, vereinfacht sich die Montage des Verdichters, da die Anzahl der zusammenbauenden Teile vesringdrt wird.

In der AusfUhrungsfqrm nach Figuren 3 bis 5 hat ein mehrstufiger Axialverdichter 30 fUr ein Gasturbinentriebwerk- Rotorscheiben 31, 32, die auf einer Welle 33 sitzen und jeweils mit einer Vielzahl von v/inkelm8ssig versetzten Schaufelanordnungen 3*l· versehen sind.. Jede Schaufelanordnung 3k hat vier Rotorscheufelteile 35 (Fig. h und 5), die in einem StUck mit einer eie abstutzenden Plattform 36 geformt sind. Die Rotorschaufelteile

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bilden alle T^eile einer gemeinsamen Rotorstufe.

Die Plattform 36 jedes Schaufelaufbaus 3^ ist Über eine Viwlzahl von Rippenteilen oder Streben kl mit einem V/urzelteil ^O verbunden. Die Rippenteile k-Λ , mittels welcher jede Plattform 3ö rc.dial ausserhalb und im Abstand von den Rotorscheiben 31, 32 angeordnet ist, erstreckt sich radial ausserhalb der letzteren über eine radiale Länge, welche die der Hotorschaufelteile 35 Überschreitet.

Der Verdichter 30 ist auch mit statorschaufeln hZ ausgestattet.

V/ie aus Fig. 5 zu ersehen ist, berühren axial aufeinanderfolgende Plattformen 36 verschiedener Stufen von P.otorscliaufelteilen 35 einander und bilden zusammen einen trorainelfb'rraigen Aufbau.

In der Ausführungsform nach Fig. S bis 9 hat ein mehrstufiger Axialverdichter einez Gasturbinentriebwerks eine Vielzahl von Rototscheiben kk, die jeweils mit einer Vielzahl von winkelraässig versetzten Schaufelanordnungen h5 ausgetsbattet sind. Jede Schsufelanordnung h-5 hat zwei Sotorscliauielteile if6, *f7, die Teile verschiedener Rotor.stufen bilden und in einem StUck mit einer sie abstutzenden Plattfora 50 geformt sind. Die Plattform 50 ist in einem Stück ait Rxpjkanteilen 51, 52, 53 geformt, welche die Plattform 50 mit eineia l/urzelteil ^k verbinden, durch welchen die Schaufelanordnung- in der Scheibe kh montiert ist.

Die Rippenteile 51» 52, 53, mittels welcher jede Plattform 50 radial ausserhalb und im Anstand von dejr-Rotorscheibe kk angeordnet ist, erstreckt sich ausserhalb derselben über eine radiale

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Länge, welche grosser ist als die der Rotorschaufelteile *f6, if7.

Wie aus Fig. 6 au ersehen ist, berührt jede Plattform 50, welche zwei aufeinander folgende Stufen von Rotorschaufelteilen kB, k7 trfigt, die axial folgende Plattform 50, welche die nMchsten, folgenden, Stufen von Rotorschaufelteilen ^6, 47 trSgt, wobei sich die axial aufeinander folgenden Plattformen 50 an ihren benachbarten Kanten 55 berUhren und einen trommelfBrmigen Aufbau bilden.

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Claims

Ill t »Iff IfI ■ t ■ « f · ··_· * Patentansprüche

1.\ Mehrstufiger Axialverdichter für Gasturbinentriebwerke mit Hotorschaufeln, die jewwils auf einer Plattform angroednet sind, welche radial ausserhalb und im Abstand von einem Rotorglied angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die axial aufeinander folgenden Plattformen (15,16) der verschiedenen Stufen von Rotorschaufeln (23-26) einander berühren und einen trommelartigen Aufbau bilden.

' 2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Plattform (36) eine Vielzahl von Rotorschaufeln (35) derselben ,Stufe trSgt.

3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jvde Plattform (15,16) eine Vielzahl von Rotorschaufeln (23, 2k und 25,26) verMchiedener Stufen trKgt .

k. Verdichter nach einem der voeangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Plattform (15,16) Über einen Verbindungsteil (17) mit einem Wurzelteil (20,21) verbunden ist, der in einer Rotorscheibe (11,12) sitzt und sich von dieser radial nach aussen erstreckt.

5· Verdichter nach Anspruch ^,dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsteil aus einer Vielzahl von Rippen oder Streben (17) besteht. "

6. Verdichter nach Anspruch k oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Plattform (15,16) mit ihren Schaufelteilen, dem Verbindungsaufbau (17) und dem Wurzelteil (20,21) in einem Stück gebset ist.

ORIGINAL INSPECTED

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f. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Winkel aufeinander fmlgende Plattformen mit Wurzelteilen verbunden sind, welche mit einander in Berührung stehen und in einem gemeinsamen Schlitz (22) einer Rotorscheibe (11,12) angeordnet sind.

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